一种Cu离子掺杂的镓酸盐基绿色长余辉材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及发光材料领域，提供了一种Cu离子掺杂的镓酸盐基绿色长余辉材料，所述Cu离子掺杂的镓酸盐基绿色长余辉材料的化学通式为：BaSr1‑

【技术实现步骤摘要】
一种Cu离子掺杂的镓酸盐基绿色长余辉材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及发光材料领域，尤其涉及一种Cu离子掺杂的镓酸盐基绿色长余辉材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]长余辉发光材料是指在停止激发后仍能持续发光一段时间的一类特殊光致发光材料，由于其独特的吸收、存储和释放能量机制，其在信息显示和存储、安全标识以及生物体内医学成像等领域发挥着重要的作用。目前，已实现商业应用的长余辉发光材料主要由稀土离子激活，如CaAl2O4:Eu
2+
,Nd
3+
、Ca4Al
14
O
25
:Eu
2+
,Dy
3+
、SrAl2O4:Eu
2+
,Dy
3+
以及Y2O2S:Eu
3+
,Mg
2+
,Ti
4+
等。迄今为止已开发的非稀土离子激活的、具有良好余辉亮度和较长余辉时间的材料种类较少，影响了长余辉材料相关产业的发展。因此，探索和开发一种可替代稀土的新型长余辉发光材料十分必要。
[0003]众多文献表明，在无机化合物中，Cu离子可以存在Cu
+
或Cu
2+
两种价态，其掺杂的发光材料在紫外
‑
可见波段均可实现强烈的吸收，且其发射波段可涵盖蓝光至近红外光区间，由其掺杂的部分发光功能材料已得到应用。因此，探寻具有良好发光性能的Cu离子掺杂绿色长余辉材料具有可行性和重要意义。在我们前期的研究中发现，Cu离子在BaGa2O4和SrGa2O4中可产生发射峰位分别位于618nm和624nm的橙红色和红色的余辉发射，其余辉时间分别可达1h和45h(分别见专利申请号：202110907277.2和202010816657.0)。在镓锗酸盐SrGa2Ge2O8中Cu离子可实现主峰位于536nm的绿色余辉发射，其余辉时间约41min(见专利申请号202210513890.0)。因此，通过调整基质环境，有望改变Cu离子的发射波长，这对于实现潜在的可替代稀土且颜色丰富的Cu离子激活高效长余辉发光材料具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种化学性质性能稳定、发光效率高、余辉性能优异且发射波段位于绿色区域的Cu离子掺杂的镓酸盐基绿色长余辉材料及其制备方法。
[0005]本专利技术采用以下技术方案解决上述技术问题：
[0006]一种Cu离子掺杂的镓酸盐基绿色长余辉材料，所述Cu离子掺杂的镓酸盐基绿色长余辉材料的化学通式为：BaSr1‑
x
Ga4O8:xCu
2+
，其中，x表示Cu在材料组分中所占的摩尔含量，为0.03～0.06。
[0007]作为本专利技术的优选方式之一，所述Cu离子掺杂的镓酸盐基绿色长余辉材料以化合物BaSrGa4O8为基质，以Cu离子为激活离子。
[0008]作为本专利技术的优选方式之一，所述Cu离子掺杂的镓酸盐基绿色长余辉材料由含钡化合物，含锶化合物，含镓化合物和含铜化合物混合后烧结而成。
[0009]作为本专利技术的优选方式之一，所述含钡化合物为钡的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物中的至少一种。
[0010]作为本专利技术的优选方式之一，所述含锶化合物为锶的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物中的至少一种。
[0011]作为本专利技术的优选方式之一，所述含镓化合物为镓的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物中的至少一种。
[0012]作为本专利技术的优选方式之一，所述含铜化合物为铜的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物中的至少一种。
[0013]一种上述Cu离子掺杂的镓酸盐基绿色长余辉材料的制备方法，包括如下步骤：按照化学通式BaSr1‑
x
Ga4O8:xCu
2+
中Ba、Sr、Ga、Cu元素摩尔比例称取相应的含钡化合物，含锶化合物，含镓化合物和含铜化合物原料，并混合均匀得混合料；将混合料在空气或含氧气氛中进行烧结，随炉冷却后即得所述Cu离子掺杂的镓酸盐基绿色长余辉材料。
[0014]作为本专利技术的优选方式之一，所述烧结温度为1400℃，烧结时间为6h。
[0015]本专利技术相比现有技术的优点在于：
[0016](1)本专利技术Cu离子掺杂镓酸盐基长余辉材料以BaSrGa4O8为基质，Cu离子为发光中心；在紫外/可见光激发后，本专利技术材料在450～650nm的波长范围内实现宽带发射，发射峰位于525nm附近，表现为绿光发射。
[0017](2)本专利技术Cu离子掺杂的镓酸盐基长余辉材料经过紫外/可见光源激发后，其具有较好的余辉亮度和较长的余辉衰减时间，余辉时间可达3h；因此，本专利技术提供的Cu离子激活的镓酸盐基长余辉发光材料性能良好。
[0018](3)本专利技术Cu离子掺杂的镓酸盐基长余辉材料用过渡元素Cu离子而非稀土离子作为激活离子，相对稀土离子，Cu离子的原料来源广泛，且价格低廉。
[0019](4)本专利技术提供的Cu离子掺杂的镓酸盐基长余辉材料的制备方法是在空气气氛或者氧化气氛中进行，不需还原性气氛，可降低对生产设备的要求及降低相应生产成本。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例1至实施例5制备的BaSr1‑
x
Ga4O8:xCu
2+
发光材料以及BaSrGaO8标准卡片的XRD图谱；
[0021]图2为本专利技术实施例1至实施例5制备的Cu离子掺杂的镓酸盐基发光材料的激发光谱；
[0022]图3为本专利技术实施例1至实施例5制备的Cu离子掺杂的镓酸盐基发光材料的发射光谱；
[0023]图4为本专利技术实施例1至实施例5制备的Cu离子掺杂的镓酸盐基发光材料的余辉衰减曲线。
具体实施方式
[0024]下面对本专利技术的实施例作详细说明，所有实施例均在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0025]实施例1
[0026]本实施例的一种Cu离子掺杂的镓酸盐基绿色长余辉材料，化学式为：
BaSr
0.97
Ga4O8:0.03Cu
2+
，制备方法如下：
[0027]将原料BaCO3、SrCO3、Ga2O3、CuO按100:97:200:3的摩尔比称取后放入玛瑙研钵中混合均匀。将混合均匀的粉末放入氧化铝坩埚，在空气气氛下进行烧结。从室温加热至1400℃，保温6h后，随炉冷却至室温。研磨粉碎样品即得BaSr
0.97
GaO8:0.03Cu
2+
发光材料。
[0028]本实施例发光材料BaSr
0.97
GaO8:0.03Cu
2+
的XRD图谱见图1，激发和发射光谱分别见图2和图3，余辉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Cu离子掺杂的镓酸盐基绿色长余辉材料，其特征在于，所述Cu离子掺杂的镓酸盐基绿色长余辉材料的化学通式为：BaSr1‑
x
Ga4O8:xCu
2+
，其中，x为0.03～0.06。2.根据权利要求1所述的Cu离子掺杂的镓酸盐基绿色长余辉材料，其特征在于，所述Cu离子掺杂的镓酸盐基绿色长余辉材料以化合物BaSrGa4O8为基质，以Cu离子为激活离子。3.根据权利要求1所述的Cu离子掺杂的镓酸盐基绿色长余辉材料，其特征在于，所述Cu离子掺杂的镓酸盐基绿色长余辉材料由含钡化合物，含锶化合物，含镓化合物和含铜化合物混合后烧结而成。4.根据权利要求3所述的Cu离子掺杂的镓酸盐基绿色长余辉材料，其特征在于，所述含钡化合物为钡的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物中的至少一种。5.根据权利要求3所述的Cu离子掺杂的镓酸盐基绿色长余辉材料，其特征在于，所述含锶化合物为锶的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氢氧化物中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雷，王彩路，陈洋，屈冰雁，朱昌瑞，戴萍，蒋阳，陈雷，
申请(专利权)人：安徽萍聚德医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：